Ученые: замедление вращения планеты сохранило жизнь на Земле

Фото из открытых источников

Исследование, проведенное группой ученых, показало, что постепенное замедление вращения Земли могло сыграть ключевую роль в формировании условий, необходимых для возникновения сложной жизни, сообщает портал incrussia.ru. На раннем этапе своего существования наша планета вращалась гораздо быстрее, чем сегодня, что напрямую влияло на длительность суток и, как выяснилось, на биологические процессы, происходившие на поверхности.

Современные сутки длятся 24 часа, однако около 1,4 миллиарда лет назад их продолжительность составляла лишь 18 часов. Это связано с тем, что за миллиарды лет Луна медленно удаляется от Земли, оказывая на нее гравитационное воздействие, которое приводит к потере вращательного момента. Хотя изменения в длине дня едва заметны в пределах одной человеческой жизни — примерно 1,8 миллисекунды за столетие, на геологической шкале времени они оказываются значительными. Всего 70 миллионов лет назад сутки были на полчаса короче, чем сейчас.

Кислород, которым насыщена атмосфера современной Земли, не всегда был её составляющей. Изначально газовый состав планеты был совершенно иным, и только спустя более миллиарда лет после ее образования в атмосфере начал накапливаться кислород. Одним из решающих факторов этого процесса стали цианобактерии — древние микроорганизмы, способные к фотосинтезу. Их активное развитие примерно 2,4 миллиарда лет назад привело к Великому кислородному событию — этапу, когда уровень кислорода в атмосфере резко увеличился.

Новое исследование, опубликованное в 2021 году, выдвинуло гипотезу о том, что именно увеличение продолжительности светового дня могло значительно повысить эффективность кислородного фотосинтеза цианобактерий. В рамках проекта ученые изучали микробные маты, обнаруженные в карстовой воронке Мидл-Айленд, расположенной на территории озера Гурон. Эти экосистемы представляют собой модель древних микробных сообществ, в которых и происходило вырабатывание кислорода.

В микробных матах обнаружено сосуществование двух видов микроорганизмов — пурпурных цианобактерий, производящих кислород, и белых микробов, использующих серу. Ночью доминируют микробы, метаболизирующие серу, а с восходом солнца активизируются цианобактерии. Однако оказалось, что фотосинтез у цианобактерий начинается не сразу — они нуждаются в нескольких часах, чтобы достигнуть полной активности. Это означает, что в условиях коротких суток окно для продуктивного фотосинтеза было слишком узким.

Замедление вращения планеты и, как следствие, удлинение светового дня дало цианобактериям больше времени для эффективного кислородного фотосинтеза. Более того, продолжительный световой период улучшал условия для молекулярной диффузии — процесса, при котором кислород покидает маты и попадает в атмосферу. Это препятствовало его поглощению другими микробами и способствовало накоплению кислорода в воздушной оболочке Земли.

Моделирование, основанное на этих наблюдениях, подтвердило, что увеличение длины дня имеет прямую связь с ростом кислорода в атмосфере. Исследование объясняет не только механизм Великого кислородного события, но и подъем содержания кислорода в более позднюю эпоху — Неопротерозойское кислородное событие, которое произошло примерно 550–800 миллионов лет назад.